2013年8月第 4期 吴 筱 摘译：溶剂萃取法应用于混合铜锌原料的处理 ．1． ，- 。 。 。 ’’。 。、 }国91T,程 技 术 i 、．◆ ．+ -． -◆ ．◆ - ◆ ． + ．+ ．◆ ．．．． ．◆ ．◆ ／ 溶剂萃取法应用于混合铜锌原料的处理 吴天 攸筱 搁摘译译 (中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038) 摘【 要】溶剂萃取法(sx)精炼铜产品的产量已占全球产量的20％以上。近年来该技术已变得越来越 普及。作为处理铜矿石和铜精矿的新的湿法 台金设计方案，在智利、美国等国家，该方案正在被评估或 已经在过去的几年中付诸实施。 萃取工厂具有低投入、低运营成本和操作简单、可生产高品质电解金属产品的特点，该类工厂设置 在矿场附近，使得溶剂萃取工艺在中小规模生产中具有经济性、适应性和可行性，而这种规模不适于采 用传统熔炼工艺。在某些情况下，选择得到高度纯盐类化合物可能比生产金属产品成本更低。 由于商业上的成功，2003年以来年产l5万t锌、专 门处理原生和再生物料的纳米 比亚Skorpion锌联 合冶炼厂，目前正利用ZINCEX 溶剂萃取技术建设一个新的锌扩产项 目。 铜萃取和锌萃取是成熟和完善的商业技术。对于处理混合或多金属铜锌矿石和再生物料的新的采 矿和冶金工程，现在正是考虑应用该技术的好时机。本论文提供 了溶剂萃取技术在以下两个工业生产 应用中的设计特点和技术优势：(1)氧化铜 ／锌多金属矿堆浸以回收高纯度阴极铜锌；(2)处理烟尘和铜 熔炼炉的电收尘固体颗粒 以回收铜锌并除去某些杂质，例如砷。在这两个项 目中，该技术评估结果都是 积极的，显示出依靠溶剂萃取技术回收这些金属具有明显的技术优势和潜在的经济效益。 关【键词】 萃取；铜；锌；ZINCEXT；原生物料；再生物料 [中图分类号] TF811 文【献标识码】B [文章编号] 1672—6103(2013)04—0001—04 近年来，铜萃取加上生产高品质电解铜的湿法 前采矿和冶金工业处在处理混合或多金属铜锌原料 冶金工艺得到了长足的发展。因此，全球铜产量的 的最佳时机。使用溶剂萃取 (SX)技术的工业项 目 20％以上的氧化铜矿堆浸作业 (也包括最近 的铜矿 背后的驱动力包括经济和环境两方面优势。 搅拌浸 出)应用了该技术 ，应用地区主要分布在智 在湿法冶金工艺中处理混合铜锌原矿和再生资 利，亚利桑那州 (美国)，和澳大利亚。 ． 源有一些关键因素需要考虑： ZINCEX咖锌萃取技术 已成功地应用于几个工 (1)通常复杂原料和主要的金属 以化合物的形 厂。主要被提到的是位于纳米 比亚的Skorpion锌精 式分布，因此用物理方法很难分离。这些特性需要 炼厂 ，该厂2003年以来生产规模为 150000t／a阴极 使用完全浸出的方法最大程度的将铜锌金属溶解进 锌。此外 ，最近锌再生资源 的回收更多倾 向于应用 人溶液。 该技术。其中一个案例是2010年底，日本秋田锌回 (2)完全浸 出将有价值的铜和锌溶解进入母液 收公司将从残留的锌烟尘 中生产20000t／a锌 。 的同时也使其他杂质成分例如铁、砷、镉等元素大量 铜和锌溶剂萃取是成熟与完善的商业技术，目 的进入母液 。 (3)应用溶剂萃取(sx)从含有大量杂质的浸出 液 中回收铜和锌 ，要求经过研究的最优 的工艺操作 [译者简介】吴 筱 (1981一)，女，河北衡水人 ，硕士，工程师。从事 条件和设计参数以获得最佳收益的方案。 有色冶金设计和技术管理工作。 (4)其他相关因素，如地理位置和现有的基础设 收【稿 日期】2012—12—30 · 2 · 中 固 有 色 冶 金 A卷生产实践篇 ·国外工程技术 施 ，原料品位和储量／远景储量，酸耗，电源和成本， 序，并加入硫酸和酸性废液浸 出铜和锌 ，在这个过程 当地的环境法规等，必须进行仔细分析。 中铜、锌和一些有害杂质一起进入母液 中。然后，杂 质(主要是铁)被除去，溶液先进锌萃取电积，然后锌 1 工业应用 酸性萃余液进入铜萃取电积。 本文将提供该技术在两个工业案例上实际应 方案2：破碎和磨矿之后，铜／锌矿石在矿堆中浸 用。第一个应用是氧化铜／锌矿堆浸，而第二个应用 出，铜锌进入母液。在此流程中，锌萃取电积和铜萃 是关于铜熔炼炉和含有铜和锌及其他有害成分例如 取电积将同时进行。 砷的不同烟尘 的处理。 方案3：铜锌矿石经过破碎和磨矿进入堆浸，在 2．1 氧化铜，锌矿石堆浸 堆浸过程 中，铜和锌浸出进入母液。铜首先在铜、锌 这项工作的主要 目的是设计一个综合流程 ，以 萃取循环 中回收，反应后的残液进入除铁工序 ，紧接 最低的成本展现最佳工艺性能。一些相关的选冶基 着溶液进行锌萃取电积循环来实现锌的回收。 础数据概述如下 ： 2．1．2 最佳流程建议 (1)堆浸矿石组成 ，如表 1所示。 最佳工艺流程的选择，需要包括以下内容： 表 1 堆浸矿石平均组成 ％ · 设计流程采用循环顺畅的主工艺 Cu Zn Fe Ca Mg A1 SiO2 · 量化主料液和主要成分(如铜、锌、铁、酸等)的 04 16 15 21 0．5 2S 50 总质量平衡以及温度。 (2)主要工艺步骤如下： · 定义和计算某些参数来分析和比较这三个工 · 破碎和磨矿 艺。这些参数有：材料消耗、能耗和废水废物排放量。 · 堆浸 三个工艺概念研究的相关结果如表3所示。 · 除铁 表3 工艺概念的比较分析 · 净化 研究案例 优点，缺点 · 铜萃取和电积 方案1 一定量的铜会与铁一同沉淀导致损失。 铜萃取在酸性条件下进行，这样的环境会 · 锌萃取和电积 影响有机萃取剂的选择性。 (3)产品规模为 12000t／aA级 电积铜和50000 方案2 一定量的铜会与铁一同沉淀导致损失。 堆浸中由于液体带走造成的物料损失在 t／a阴极锌 处理浓缩溶液时候将会增加。 矿石加工包括将矿石破磨至粒度 100％一20 方案3 下面图表呈现出该方案具有更顺畅和简单的操 作条件、更高的效率、最低的试剂消耗的特点。 mm。矿石经放矿溜槽进入堆浸区。加入硫酸保持 适当pH值。堆浸后的母液除去某些有害杂质例如 总之 ，方案3在特定条件下的应用是最优 的选 铁 、硅等后，先经过铜溶剂萃取和电积回收铜，再经 择，图1表示的是方案3的简要流程。 过锌萃取和电积 回收锌。酸性废液由溶剂萃取区域 2．2 含铜，锌烟尘的回收 返 回到堆浸操作区，形成闭路循环流程。 不同的烟尘和 电收尘器收集的不同成分的固体 2．1．1 流程设置 粉尘来 自于铜精矿初级熔炼炉。这些烟尘的主要来 该技术的工艺流程在不断的设计和改进 ，并进 自熔炼炉、熔融渣处理炉和转炉，除此之外还有漂浮 行了比较分析，目的是选择最佳的工艺流程 。不同 的烟尘。 方案的主要工艺步骤如表2所示。 来 自铜精矿的砷、锑、锌、铅，小部分铜等组分富 表2 选定方案的主要工序 集进入到烟尘 中。 主要工序 由于原料含有一些例如砷、锑等有害的元素，这 方案 1 破碎或磨矿一堆浸一除铁一锌萃取电积一铜萃取电积 些元素需要谨慎处理。另一方面，铜、锌之类的金属 方案2 破碎或磨矿一堆浸一除铁一锌萃取电积 由于其 自身的价值使得他们的回收具有经济性 。 破碎或磨矿一堆浸一铜萃取电积 此工业项 目致力于利用铜萃取和锌萃取并结合 方案3 破碎或磨矿一堆浸一铜萃取电积一除铁一锌萃取电积 其他工艺例如除砷技术 ，从铜熔炼炉烟尘中回收铜／ 方案 l：破碎和磨矿之后，铜 ／锌矿石送入堆浸工 锌。主要 目的是 ： 2013年8月第 4期 吴 筱 摘译：溶剂萃取法应用于混合铜锌原料的处理 ．3 Zn。 硫酸锌 图1 选定的处理铜锌混合矿的工艺流程 图2 铜熔炼炉混合铜 ／锌烟尘的回收工艺流程 图 · 除砷后产生稳定的砷酸铁 (二水砷酸铁结构) EX 技术的合适的设计和操作条件 。萃取剂是溶 · 以高附加值产品形式回收有价金属铜和锌 解在煤油中的二(2一乙基 己基 )磷酸 (DEHPA)。含 废物回收的相关基础和方案摘要如下： 铜／锌溶液的成分如表5所示 。 (1)各种不同的烟尘混合后投入该工艺。投人 物料的平均成分如表4所示。 表5 母液的主要成分 表4 烟尘的平均成分 ％ 进行了一系列实验室萃取试验，目的是研究有 (2)以下步骤整合为一个工艺流程以满足项 目 机相(DEHPA)负载锌高、中和低时的反萃情况，得 或工程要求 。 到的结果见表6。 · 原料准备和混合 表6 实验室萃取试验结果 · 浸出 · 除铁砷 · 锌萃取和电积 (ZnSX—Ew)或纯硫酸锌结晶 · 铜萃取和电积 (CuSX—EW) (3)产品规模为90000t／aA级电极铜和5000t／a 阴极锌或纯硫酸锌盐的锌产品 2．2．1 工艺流程图 这些数字表明当负载锌增加时，有机相(DEHPA) 图2表示 了这一应用 的简要流程 图，该操作简 对铜的共萃是减少的，并且在适当的的条件下，如果 要的描述如下。 在有机相 中的负载锌的浓度在中到高的范围内， (1)不同的烟尘混合至稳定成分后，作为原料进 DEHPA有机相对于铜有非常好的选择性 。在这样 入浸出反应槽。加入酸性萃余液和补充一部分硫酸 的条件下，铜的共萃率低于1％。 以保持一定的pH值。浸出后的矿浆进行压滤，压滤 总之，为了确保产品锌的质量，共萃的铜需要用 后的滤饼进入铜冶炼 ，滤液进入下一工序。通过添 酸性水洗涤有机相将其除去。实验室萃取洗涤试验 加三价铁除去砷 。在砷沉淀条件下 ，砷以一种很稳 结果概要如表7所示 。 定的砷酸铁 (二水砷酸铁结构)的形式固定下来待后 表7 实验室萃取洗涤试验结果 g／L 续处理。下一步，含有铜／锌的溶液进入锌萃取工 序，萃余液进入铜萃取和电积生产阴极铜。酸性铜 萃余液返回浸出工序 ，形成一个闭路循环。 (2)对锌 回收的两个方案即阴极锌和纯一水硫 酸锌进行评估 。 如表7所示，即使母液中铜的浓度高于锌浓度三 2．2．2 关键创新 倍多 (分别为Cu19g／1~Zn6g／1)，有机相 中的铜仍被 利用萃取有效分离铜和锌的关键是利用ZINC． 完全除去。因此，该项目的技术目标完全可以实现的。 q-固 有 色 冶 金 A卷生产实践篇 ·国外工程技术 范围内，该技术是适合和可行的。在某些情况下，选 3 结论 择得到极纯的盐类产品(硫酸铜和硫酸锌)比生产金 铜萃取和锌萃取已经是成熟且具有商业价值的 属更有利可图。 技术。在本文中两个工业化方案显示 ，该技术给处 有效处理含有铜和锌 (以及其他杂质)的母液的 理混合或多金属铜锌矿石及再生资源的新的采矿和 关键创新是利用 ZINCEX 技术。即使在铜浓度 比 冶金项目提供了潜力巨大ffF)b-~，取得成功的希望很大。 锌高三倍多的溶液环境中，也证实该项技术也可完 靠近采矿场的低投入和低操作成本的萃取工厂 全分离和选择性萃取锌和铜 。 具有简单操作，自动控制和生产出高质量阴极金属 参考文献 (略) 的特点，使其在铜锌金属 回收项 目中经济性上具有 苏 平校对 很大吸引力。在不适于传统熔炼工艺的中小型规模 Solventextractionappliedtomixedcopperandzincbearingmaterials TranslatedselectivelybyWU Xiao Abstract：Refinedcopperproducedbymeansofsolventextraction(SX)accountsforover20％oftheworldproduc— tion and thattechniquehasbecomemore popularrecently asnewhydrometallurgicalprojectsdealingwith primarycopperoresandconcentratesareunderevaluationorhavebeen implementedinthelastyearsinChile， USA，etc． ThelowcapitalandoperatingcostsofSXplantstogetherwith theeasyoperationandtheproductionoftopqual— ityelectrolyticmetalsclosetotheminesitemaketheeconomicsoftheSX processesvery attractive，beingsuitable andfeasible in therangeofsmalltomedium capacities，whereconventionalsmeltingprocess isnotapplicable． Insomecases，thealternativeofobtainingextremelypuresaltsmaybecheaperthanmetalsproduction． Thanksto thecommercialsuccessoftheSkorpionZinc integratedrefinery inNamibia，producing150000 t／ySHGZnsince2003，asignificantexpansionofnewzincprojectsfocusedonprimaryandsecondarymaterials iscurrentlyunderwaybasedon theapplicationof theZINCEX solventextractiontechnology． CopperSX and zincSX are matureand wellestablished commercialtechnologies．Therefore，now isthe righttimetoaffordnewminingandmetallurgicalprojectsdealingwithmixedorpolymetalliccopperandzinc oresand secondary materials．Thatway，thispaperpresentsrelevantdesignfeaturesand technicaladvancesof two industrialprojectsbasedonSXapplications：(1)Heapleachingofoxidisedcopper／zincpolymetallicorestore- coverbothmetalsinformofthemaximumpuritycathodes；(2)Processingoffluedustsandelectrofihersolidpar— ticlesfromcoppersmelterstorecyclecopperandzincandrejectingsomeimpuritieslikearsenic．Theprelimi- nary evaluationresultshavebeenverypositiveinbothprojects，showingclearlythetechnicaladvantagesandthepc— tentialprofitabilitytorecoverthosemetalsbymeansofSX techniques． Keywords：solventextraction；copper‘zinc；ZINCEX ；primary materials；secondarymaterials ， 日本利用微生物胶囊回收稀土 日本研发出的利用 “微生物胶囊”廉价、快速地从工业废水中回收稀有金属的装置 ，将于年内由日本森 下仁丹和三菱商事公司面向国内工厂出售或租赁。 据悉，该技术 旨在从 电子元件工厂和汽车工厂等的废水中高效地 回收提取稀有金属。工业废水中经常 含有稀有金属的残渣，日本老牌制药商森下仁丹公司利用成熟的胶囊生产技术 ，开发出了这种直径2～3CB 的生物胶囊。将装入高浓度微生物的胶囊投入长 1．9m、宽1．4m，高 1．9m左右的装置中，并将其与工厂的废 水处理设备连接。通人废水后，胶囊 内的微生物就会吸收稀有金属。最后将胶囊取出燃烧，便可回收得到 稀有金属

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